复合控制式变量泵及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合控制式变量泵及其控制方法。
【背景技术】
[0002]近年来，节能减排成为工程机械的重要发展方向。能量回收在工程机械中具有广阔的前景，已成为工程机械研宄的热点。
[0003]在现有采用能量回收系统的工程机械中，一台泵用于驱动工作装置，还需一台马达用于能量回收装置，它们需进行组合连接。在某些工程设备中，工作装置的泵与能量回收装置中的马达不同时工作。这样的组合方式，存在占用结构空间大，元件利用率低，成本高的缺点。例如，公布号为CN103998784A、名称为“流体压泵马达”的专利。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是，提供了一种能分时工作在泵和马达工况的复合控制式变量泵及其控制方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决:
复合控制式变量泵，包括一台变量泵本体和复合控制装置，其中:变量泵本体能在正排量至负排量之间工作；变量泵本体包括变量控制油缸、工作油口 ；复合控制装置包括负载敏感调节阀、变量油缸压力调节阀、油路切换阀、位置传感器、控制器；负载敏感调节阀连接油路切换阀，油路切换阀连接变量控制油缸；变量油缸压力调节阀连接油路切换阀，用于调节变量控制油缸压力，使变量泵本体能在正排量至负排量之间工作，变量油缸压力调节阀为比例阀；油路切换阀使负载敏感调节阀与变量油缸压力调节阀择一与变量控制油缸连通；位置传感器与变量泵本体连接，用于通过位置传感器的测量值得到变量泵排量；控制器与变量油缸压力调节阀连接，位置传感器将测量值传递至控制器，控制器根据位置传感器测量值修正对变量油缸压力调节阀的控制指令，调节变量控制油缸压力，控制器与油路切换阀连接，发出控制信号控制油路切换阀动作；控制器对油路切换阀的控制使复合控制式变量泵工作在负载敏感泵控制模式或泵马达比例控制模式；
根据外部指令，当需要负载敏感泵控制模式时:控制器接收外部指令后发送控制信号至油路切换阀，油路切换阀连通负载敏感调节阀与变量控制油缸之间油路，同时隔断变量油缸压力调节阀与变量控制油缸之间油路，复合控制式变量泵切换至负载敏感控制模式，复合控制式变量泵体现负载敏感变量泵工作特性；
根据外部指令，当需要泵马达比例控制模式时:控制器接收外部指令后发出控制信号至油路切换阀，油路切换阀连通变量油缸压力调节阀与变量控制油缸之间油路，同时隔断负载敏感调节阀与变量控制油缸之间的油路，复合控制式变量泵切换至泵马达比例控制模式，控制器发出信号比例调节变量油缸压力调节阀的开度，进而比例调节变量控制油缸压力，复合控制式变量泵工作在下述三种工况之一:复合控制式变量泵在待机状态，处于零排量；复合控制式变量泵体现比例变量泵工作特性；复合控制式变量泵体现比例变量马达工作特性。
[0006]本发明在常规开式变量柱塞结构基础上，增加相关控制元件使之成为具备泵与马达特性的复合控制式的变量泵，使得一台变量泵可分时工作在泵和马达工况。
[0007]复合控制式变量泵分时工作在泵和马达工况。
[0008]作为优选，变量泵本体为斜盘式变量柱塞泵。斜盘式变量泵是变量泵中常用的一种，具备结构紧凑，工作压力高，性能稳定的特点。
[0009]作为优选，油路切换阀为两位三通电磁阀。该两位三通电磁阀分别控制变量泵的两种工作模式，失电时为一种工作模式，得电时为另一种工作模式，响应速度快。
[0010]作为优选，变量油缸压力调节阀为比例伺服阀。该比例伺服阀带自反馈功能，能够根据控制器的指令进行闭环控制，也可以根据位置传感器25参数进行闭环控制，控制精度高，响应速度快。
[0011]作为优选，位置传感器为角度传感器或位移传感器。角度传感器或位移传感器能够测量斜盘的旋转角度或变量控制油缸的直线位移，可方便、准确地测量复合控制式变量泵的排量。
[0012]作为优选，复合控制式变量泵还包括外部输入油口、梭阀；所述外部输入油口，用于接入外部油路；所述梭阀有三个压力油口，两个输入油口分别与复合控制式的变量泵工作油口、外部输入油口连通，第三油口为输出油口，其选择两个输入油口中较大压力侧压力经第三油口传输到变量油缸压力调节阀。梭阀能够弓I入外部控制压力信号，为变量控制缸压力调节阀提供了备用控制油源，有利于变量油缸压力调节阀控制压力信号的稳定输出。
[0013]作为优选，复合控制式变量泵的工作油口还装有压力传感器，压力传感器测量复合控制式的变量泵工作油口压力，并将压力信号传输至控制器，控制器根据位置传感器和压力传感器的反馈值修正对变量油缸压力调节阀的控制指令。通过对变量泵的复合控制装置工作油口的压力测量值，可设定系统的安全压力，并对变量油缸压力调节阀的调节提供修正参数。复合控制式变量泵的控制方法，复合控制式变量泵分时工作在泵和马达工况。
[0014]本发明将工作装置与能量循环装置有机整合成为一个结构紧凑的液压二次元件，极大地简化液压系统；通过控制该复合控制式变量泵的排量能够实现液压泵与液压马达工作特性间的便利转换，实现机械能与液压能的双向转换，成本低，结构简单，减轻了设备重量，减少了故障率，节约能量，维修方便。
[0015]作为优选，复合控制式变量泵的控制方法中，控制器对油路切换阀的控制使复合控制式变量泵工作在负载敏感泵控制模式或泵马达比例控制模式；
根据外部指令，当需要负载敏感泵控制模式时:控制器接收外部指令后发送控制信号至油路切换阀，油路切换阀连通负载敏感调节阀与变量控制油缸之间油路，同时隔断变量油缸压力调节阀与变量控制油缸之间油路，复合控制式变量泵切换至负载敏感控制模式，复合控制式变量泵体现负载敏感变量泵工作特性；
根据外部指令，当需要泵马达比例控制模式时:控制器接收外部指令后发出控制信号至油路切换阀，油路切换阀连通变量油缸压力调节阀与变量控制油缸之间油路，同时隔断负载敏感调节阀与变量控制油缸之间的油路，复合控制式变量泵切换至泵马达比例控制模式，控制器发出信号比例调节变量油缸压力调节阀的开度，进而比例调节变量控制油缸压力，复合控制式变量泵工作在下述三种工况之一:复合控制式变量泵在待机状态，处于零排量；复合控制式变量泵体现比例变量泵工作特性；复合控制式变量泵体现比例变量马达工作特性。
[0016]上述方法在开式变量柱塞结构基础上，增加相关控制元件使之成为具备泵与马达特性的复合控制式变量泵，其优点在于:1.实现负载敏感泵控制模式与泵马达比例控制模式之间的切换；2.在泵马达比例控制模式下，复合控制式的变量泵的排量可以在正排量至负排量之间比例调节；3.变量油缸压力调节阀采用伺服比例调节，排量调节精度高，响应快；4.控制器采用闭环控制能够实时测量和控制复合控制式变量泵的排量与压力，控制精度高，安全性高。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例中负载敏感泵控制模式的示意图。。
[0018]图2为本发明实施例中控制系统框图。
[0019]图3为本发明实施例中泵马达比例控制模式之一的待机状态的示意图。
[0020]图4为本发明实施例中泵马达比例控制模式之二的比例变量泵状态的示意图。
[0021]图5为本发明实施例中泵马达比例控制模式之三的比例变量马达状态的示意图。
[0022]图6-图10，为油路切换阀26的实现方式。
[0023]图11-图14，为变量油缸压力调节阀23的实现方式。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
实施例
[0025]本发明的量泵复合控制系统由变量泵本体1、复合控制装置2两大部分组成。
[0026]变量泵本体I是本发明复合控制式变量泵的结构基础，其能实现排量在正排量至负排量变化，有一个较大控制行程。复合控制式的变量泵在下述四种工况之一:复合控制式的变量泵处于负载敏感变量泵工作模式；变量油缸压力调节阀23隔断复合控制式的变量泵的工作油口 A与液压油箱之间油路，变量泵复合控制装置处于待机状态；复合控制式的变量泵体现比例变量泵工作特性；复合控制式的变量泵体现比例变量马达工作特性。
[0027]变量泵本体I受控于复合控制装置2。
[0028]变量控制油缸11用于控制排量，其工作容腔从复